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一种OLED面板用酸盐玻璃用组合物、及铝硅酸盐玻璃及其制备方法

阅读:298发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种OLED面板用酸盐玻璃用组合物、及铝硅酸盐玻璃及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 铝 硅 酸盐玻璃用组合物,以各组分的摩尔百分比为基准,该组合物含有60-73mol%SiO2、11-15 mol%Al2O3、0-5mol%B2O3、1-8 mol%MgO、2-10mol%CaO、0-8 mol%SrO、2-10mol%BaO、0.1-2 mol%ZnO、0.001-1.2mol%RE2O3、0.001-1mol%Bi2O3、0.5-1.5 mol%(NH4)2SO4,RE2O3为稀土 氧 化物Y2O3、La2O3、Nd2O3和Lu2O3中的至少一种。以组合物制得的一种铝 硅酸 盐玻璃;一种制备铝硅酸盐玻璃的方法。采用本发明组合物制备的铝硅酸盐玻璃具有高耐热 温度 、低 热膨胀 系数、高透光率的优点。,下面是一种OLED面板用酸盐玻璃用组合物、及铝硅酸盐玻璃及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种酸盐玻璃用组合物,以各组分的摩尔百分比为基准,该组合物含有60-
73mol%的SiO2、11-15 mol %的Al2O3、0-5mol %的B2O3、1-8 mol %的MgO、2-10mol %的CaO、
0-8 mol %的SrO、2-10mol%的BaO、0.1-2 mol %的ZnO、0.001-1.2mol%的RE2O3、0.001-1mol%的Bi2O3、0.5-1.5 mol %的(NH4)2SO4,其中,RE2O3为稀土化物Y2O3、La2O3、Nd2O3和Lu2O3中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种铝硅酸盐玻璃用组合物,该组合物含有68-72mol%的SiO2、
12-14 mol %的Al2O3、0-2 mol %的B2O3、2-5mol %的MgO、3-8mol %的CaO、0.1-1mol %的SrO、4-7mol%的BaO、0.3-1.5 mol %的ZnO、0.01-0.5mol%的RE2O3、0.01-0.8mol%的Bi2O3、
0.6-1mol %的(NH4)2SO4,其中,RE2O3为稀土氧化物Y2O3、La2O3、Nd2O3和Lu2O3中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种铝硅酸盐玻璃用组合物,当RE2O3选用Lu2O3时,其Lu2O3≥
0.05mol%。
4.根据权利要求1所述一种铝硅酸盐玻璃用组合物制得的一种铝硅酸盐玻璃,其具备如下特征:
(1)1600℃时玻璃熔体的电阻率≤205Ω·cm,
(2)粘度为35000泊时对应的温度≥1245℃,
(3)粘度1013泊时对应的退火点大于等于785℃;
(4)粘度104.5泊时对应温度时的表面张≤380mN/m;
且其满足如下关系:
以铝硅酸盐玻璃组成中各组分的总摩尔量为基准,玻璃基板的组成中各组分的含量按摩尔百分比计算满足S值为0 4.5,S值由下式计算得出:
~
S=-10.31+(16.04×SiO2+6×Al2O3+3.29×B2O3-5.47×MgO-5.43×CaO+3.77×SrO+
26.65×BaO-7.82×ZnO-2.46×RE2O3+1.77×Bi2O3-27.9×D);
SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、RE2O3、Bi2O3各自代表该组分占玻璃基板组成中的摩尔百分比;D代表玻璃组成中除上述组分之外所有组成的摩尔百分比的总和。
5.根据权利要求4所述的一种铝硅酸盐玻璃,其特征在于:具有以下特征,
(1)1600℃时玻璃熔体的电阻率为120 180Ω•cm;
~
(2)1600℃时玻璃熔体的粘度为350 550泊;
~
(3)粘度200泊时对应的温度小于等于1680℃;
(4)粘度为35000泊时对应的温度大于等于1275℃;
(5)粘度1013泊时对应的退火点大于等于800℃;
(6)粘度1014.5泊时对应的应变点大于等于750℃;
(7)液相线温度TL小于等于1180℃;
(8)粘度35000泊时对应的温度与液相线温度TL的差值大于等于100℃;
(9)羟基OH含量小于等于0.3/mm;
(10)以单质硫S形式表征的硫元素含量小于等于500ppm。
6.根据权利要求4所述的一种铝硅酸盐玻璃,其特征在于:S值为2 3。
~
7.根据权利要求4所述的一种铝硅酸盐玻璃,其特征在于:B2O3=0。
8.根据权利要求4所述的一种铝硅酸盐玻璃,其特征在于:(CaO+BaO)/(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)≥0.2。
9.根据权利要求4所述的一种铝硅酸盐玻璃,其特征在于:(MgO+BaO)/(1-M2O3)≤0.2;
其中,以铝硅酸盐玻璃组成中各组分的总摩尔量为基准,M2O3代表玻璃基板的组成中除了SiO2、Al2O3、B2O3之外所有组分摩尔百分比的总和。
10.根据权利要求4所述的一种铝硅酸盐玻璃,其特征在于:所述玻璃还含有化学澄清剂,所述化学澄清剂采用硫酸锶、硫酸硝酸锶、氧化亚中的至少一种;以该玻璃各组成的摩尔百分含量为基准,澄清剂的含量不大于0.5mol%。
11.一种制备铝硅酸盐玻璃的方法,该方法包括将本发明所述的玻璃用组合物所需的混合料依次进行熔融处理、澄清、均化、成型处理、退火处理和机械加工处理,其特征在于:
所述混合料由干基原材料混合得到;所述混合料中添加 (NH4)2SO4,且满足:混合料中(NH4)2SO4占混合料的比例为0.5~2wt%;
所述制备上述铝硅酸盐玻璃的方法中进行熔融处理时,所述混合料通过连续熔融池窑进行高温熔解;
所述制备上述铝硅酸盐玻璃的方法中,熔融处理的条件包括:温度低于1690℃,时间大于1 h;
所述制备上述铝硅酸盐玻璃的方法中,火处理的条件包括:温度高于780℃,时间大于
0.1 h;
所述制备上述铝硅酸盐玻璃的方法中,对机械加工处理得到的产物进行二次熔融拉薄处理。
12.根据权利要求11所述的一种制备铝硅酸盐玻璃的方法,其特征性在于:所述熔融处理的方式,使用电加热和/或燃气加热方式对混合料进行高温熔解方式。
13.根据权利要求12所述的一种制备铝硅酸盐玻璃的方法,其特征性在于:上述电加热和燃气加热的熔解方式,其中电加热提供能量比例占熔融玻璃全部能量比例的60%以上;所述电加热是指通过多组成对的电极直接向混合料和玻璃液加热,促使完成硅酸盐反应、玻璃形成、澄清均化等过程,所述电极采用氧化锡电极、或氧化钼电极、或铂金电极。
14.根据权利要求11所述的一种制备铝硅酸盐玻璃的方法,其特征性在于:控制所述机械加工处理或者二次熔融拉薄处理的条件以制备厚度小于0.1mm的玻璃。
15.以上述一种制备铝硅酸盐玻璃的方法制备得到的铝硅酸盐玻璃,其特征在于:
由玻璃组合物制得的玻璃同时满足以下性能指标:密度低于2.65g/cm3,50-350℃范围内的热膨胀系数低于39×10-7/℃,杨氏模量高于81GPa,比模数高于31 Gpa/ g/cm3、波长为308nm处透光率大于等于74%,波长为550nm处透光率大于等于92%;粘度200泊时对应的温度小于等于1680℃;粘度为35000泊时对应的温度大于等于1275℃;1600℃时玻璃熔体的粘度为350 550泊;1600℃时玻璃熔体的电阻率为120 180Ω•cm;液相线温度TL小于等于1180~ ~
℃;粘度35000泊时对应的温度与液相线温度TL的差值大于等于100℃;粘度1013泊时对应的退火点大于等于800℃;粘度104.5泊时对应温度时的表面张力≤380mN/m;600℃/20min条件下热收缩小于10ppm。

说明书全文

一种OLED面板用酸盐玻璃用组合物、及铝硅酸盐玻璃及

其制备方法

技术领域

背景技术

[0002] 随着智能手机、平板电脑、车载显示、可穿戴式设备等显示终端的普及,无线通信、物联网、5G等技术的发展,逐渐开启了柔性显示、泛在屏时代,显示无处不在。在这样的趋势下,对显示器性能要求也不断提高,尤其是对移动智能设备的画面质量、可弯曲(曲面)、在户外的可视性能要求也正在提升,同时为了减轻手持式设备的使用负担,重量变轻、厚度变薄成为不可避免的大趋势。在这种发展潮流引导下,显示面板正在向柔性、轻薄化、超高清显示的方向发展,面板制程工艺向更高处理温度发展;同时柔性OLED面板制程中,采用LLO激光取下技术,将柔性PI基底和玻璃背板剥离。先在涂覆聚合物的刚性玻璃载体上刻写电路,并在最终工艺步骤中,一般使用308nm波长的激光将器件从载体上剥离。在此工艺中要求玻璃透光率超过60%,减少剥离时的发热,避免欠点发生,从而制备出合格的柔性显示面板。达到以上要求,普通的a-Si TFT玻璃基板难以实现,需要耐热温度更好的低温多晶硅LTPS玻璃基板。因此,提高玻璃基板材料高耐热温度、高透光率、降低玻璃材料热膨胀是玻璃配方研究过程中的重点工作。
[0003] 低温多晶硅(Low Temperature Poly-silicon,简称LTPS)是新一代薄膜电晶体液晶显示器(TFT-LCD)的制造流程,与传统非晶硅显示器的最大差异在于其具有高分辨率、反应速度快、高亮度、高开口率等优点,加上由于LTPS-TFT LCD的硅结晶排列较a-Si有次序,使得电子移动率相对高100倍以上,可以将外围驱动电路同时制作在玻璃基板上,达到系统整合的目标、节省空间及驱动IC的成本。
[0004] 低温多晶硅TFT在制造过程中需要在较高温度下多次处理,基板必须在多次高温处理过程中不能发生变形,这就对基板玻璃性能提出了更高的要求,优选的应变点高于650℃,更优选的是高于670℃、700℃、720℃、740℃,以使基板在面板制程中具有尽量小的热收缩,因此基板的应变点温度越高越好。同时玻璃基板的热膨胀系数需要与硅的热膨胀系数相近,尽可能减小应和破坏,因此基板玻璃优选的线性热膨胀系数在28×10-7/℃-39×10-7/℃之间。为了便于生产,降低生产成本,作为显示器基板用的玻璃应该具有较低的熔化温度和液相线温度。但是大多数硅酸盐玻璃高温粘度和低温粘度会保持相近的增速,随着LTPS技术对热稳定性要求越来越高(高的应变点),高温粘度往往出现等幅、甚至大幅增加。熔化温度往往超过1550℃,甚至1600℃,更甚至1650℃,随着熔制温度的提升,玻璃液及其挥发物对耐火材料和铂金器件的侵蚀速率呈几何倍数增加。因此,通过组分改良,使得低温粘度增大的同时还要保证高温粘度不会出现大的提升,甚至降低才是提高热稳定性的最佳突破口。常用的火焰熔制技术已显现不足,必须采取辅助电熔化或全电熔化技术才能实现玻璃的高效熔化。

发明内容

[0005] 本发明的发明目的就在于为了克服以上难题,提供一种OLED面板用铝硅酸盐玻璃用组合物、铝硅酸盐玻璃及其制备方法。采用本发明组合物制备的铝硅酸盐玻璃具有高耐热温度、低热膨胀系数、高透光率的优点。
[0006] 为实现上述发明目的本发明采用的技术方案为:(一)本发明一种OLED面板用铝硅酸盐玻璃用组合物,该组合物包含有:
60-73mol%的SiO2、11-15 mol %的Al2O3、0-5mol %的B2O3、1-8 mol %的MgO、2-10mol %的CaO、0-8mol %的SrO、2-10mol%的BaO、0.1-2 mol %的ZnO、0.001-1.2mol%的RE2O3、0.001-
1mol%的Bi2O3、0.5-1.5 mol %的(NH4)2SO4;
其中,RE2O3为稀土化物Y2O3、La2O3、Nd2O3和Lu2O3中的至少一种。
[0007] 进一步,本发明上述一种OLED面板用铝硅酸盐玻璃用组合物,该组合物含有68-72mol%的SiO2、12-14 mol %的Al2O3、0-2 mol %的B2O3、2-5mol %的MgO、3-8mol %的CaO、
0.1-1mol %的SrO、4-7mol%的BaO、0.3-1.5 mol %的ZnO、0.01-0.5mol%的RE2O3、0.01-
0.8mol%的Bi2O3、0.6-1mol %的(NH4)2SO4,其中,RE2O3为稀土氧化物Y2O3、La2O3、Nd2O3和Lu2O3中的一种。
[0008] 进一步,本发明当RE2O3选用Lu2O3时,其Lu2O3≥0.05mol%。
[0009] (二)本发明为由上述组合物制得的铝硅酸盐玻璃,其具备如下特征:(1)1600℃时玻璃熔体的电阻率≤205Ω·cm,
(2)粘度为35000泊时对应的温度≥1245℃,
(3)粘度1013泊时对应的退火点大于等于785℃;
(4)粘度104.5泊时对应温度时的表面张力≤380mN/m;
且其满足如下关系:
以铝硅酸盐玻璃组成中各组分的总摩尔量为基准,玻璃基板的组成中各组分的含量按摩尔百分比计算满足自定义参数S值,S值取值为0 4.5,所述自定义参数S值由下式计算得~
出:
S=-10.31+(16.04×SiO2+6×Al2O3+3.29×B2O3-5.47×MgO-5.43×CaO+3.77×SrO+
26.65×BaO-7.82×ZnO-2.46×RE2O3+1.77×Bi2O3-27.9×D);
SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、RE2O3、Bi2O3各自代表该组分占玻璃基板组成中的摩尔百分比;D代表玻璃组成中除上述组分之外所有组成的摩尔百分比的总和。
[0010] 进一步,所述铝硅酸盐玻璃,具备如下优选特征:(1)1600℃时玻璃熔体的电阻率为120 180Ω•cm;
~
(2)1600℃时玻璃熔体的粘度为350 550泊;
~
(3)粘度200泊时对应的温度小于等于1680℃;
(4)粘度为35000泊时对应的温度大于等于1275℃;
(5)粘度1013泊时对应的退火点大于等于800℃;
(6)粘度1014.5泊时对应的应变点大于等于750℃;
(7)液相线温度TL小于等于1180℃;
(8)粘度35000泊时对应的温度与液相线温度TL的差值大于等于100℃;
(9)羟基OH含量小于等于0.3/mm;
(10)以单质硫S形式表征的硫元素含量小于等于500ppm。
[0011] 进一步,所述铝硅酸盐玻璃其各组分的含量满足S值为2 3。~
[0012] 进一步,所述铝硅酸盐玻璃的组成成分中B2O3=0。
[0013] 进一步,所述铝硅酸盐玻璃的组成成分中(CaO+BaO)/(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)≥0.2。
[0014] 进一步,所述铝硅酸盐玻璃的组成成分中(MgO+BaO)/(1-M2O3)≤0.2;其中,以铝硅酸盐玻璃组成中各组分的总摩尔量为基准,M2O3代表玻璃基板的组成中除了SiO2、Al2O3、B2O3之外所有组分摩尔百分比的总和。
[0015] 进一步,本发明所述铝硅酸盐玻璃还含有化学澄清剂,以该玻璃各组成的摩尔百分含量为基准,澄清剂的含量不大于0.5mol%。所述化学澄清剂优选采用氧化
[0016] (三)本发明制备上述铝硅酸盐玻璃的方法,该方法包括将本发明所述的玻璃用组合物所需的混合料依次进行熔融处理、澄清、均化、成型处理、退火处理和机械加工处理;其特征在于:
所述混合料由干基原材料混合得到;所述混合料中添加 (NH4)2SO4,且满足:混合料中(NH4)2SO4占混合料的比例为0.5 2wt%;
~
所述制备上述铝硅酸盐玻璃的方法中进行熔融处理时,所述混合料通过连续熔融池窑进行高温熔解;
所述制备上述铝硅酸盐玻璃的方法中,熔融处理的条件包括:温度低于1690℃,时间大于1 h;
所述制备上述铝硅酸盐玻璃的方法中,火处理的条件包括:温度高于780℃,时间大于
0.1 h;
所述制备上述铝硅酸盐玻璃的方法中,对机械加工处理得到的产物进行二次熔融拉薄处理。
[0017] 进一步,本发明所述熔融处理的方式,使用电加热和/或燃气加热方式对混合料进行高温熔解方式;进一步,本发明上述电加热和燃气加热的熔解方式,其中电加热提供能量比例占熔融玻璃全部能量比例的60%以上;所述电加热是指通过多组成对的电极直接向混合料和玻璃液加热,促使完成硅酸盐反应、玻璃形成、澄清均化等过程,所述电极采用氧化锡电极、或氧化钼电极、或铂金电极。
[0018] 进一步,控制所述机械加工处理或者二次熔融拉薄处理的条件以制备厚度小于0.1mm的玻璃。
[0019] (四),本发明一种由上述方法制备得到的铝硅酸盐玻璃,满足以下性能指标:密度低于2.7g/cm3,50-350℃范围内的热膨胀系数低于40×10-7/℃,杨氏模量高于80GPa,比模数高于30 Gpa/ g/cm3、波长为308nm处透光率大于等于70%,波长为550nm处透光率大于等于90%;粘度200泊时对应的温度小于等于1735℃;粘度为
35000泊时对应的温度大于等于1245℃;1600℃时玻璃熔体的电阻率小于等于205Ω•cm;液相线温度TL小于等于1260℃;粘度35000泊时对应的温度与液相线温度TL的差值大于等于
50℃;粘度1013泊时对应的退火点大于等于785℃;粘度104.5泊时对应温度时的表面张力≤380mN/m;600℃/20min条件下热收缩小于16ppm。
[0020] 本发明的有益效果为:本发明提供了一种粘度较小和高温电阻率较低的高耐热性玻璃,适合全电加热或部分电加热的方式制得熔融玻璃。通过本发明提供的组成、限定配比、限定的Z/Y/R数值范围及制造方法得到的铝硅酸盐玻璃具有较高的耐热稳定性、具有较低的高温体积电阻率、具有较高的紫外可见光谱透光率、具有较高的杨氏模量、具有较低的熔化温度和液相线温度,具有较低的表面张力,适合大型工业化制造,适合以部分或全部能量来源为电加热的方式制得熔融玻璃液,适合在制备显示器件的应用。利用此方法和玻璃用组合物制备得到的玻璃,其物理特性可以稳定的同时达到以下指标:优选地,由玻璃组合物制得的玻璃同时满足以下性能指标:密度低于2.7g/cm3,50-350℃范围内的热膨胀系数低于40×10-7/℃,杨氏模量高于80GPa,比模数高于30 Gpa/ g/cm3、波长为308nm处透光率大于等于73%,波长为550nm处透光率大于等于91%;粘度200泊时对应的温度小于等于1720℃;粘度为35000泊时对应的温度大于等于1250℃;1600℃时玻璃熔体的电阻率小于等于200Ω•cm;液相线温度TL小于等于1260℃;粘度35000泊时对应的温度与液相线温度TL的差值大于等于50℃;粘度1013泊时对应的退火点大于等于790℃;粘度104.5泊时对应温度时的表面张力≤380mN/m;600℃/20min条件下热收缩小于15ppm。
[0021] 本发明得到的铝硅酸盐玻璃具有较高的耐热稳定性、具有较低的高温体积电阻率、具有较高的紫外可见光谱透光率、具有较高的杨氏模量、具有较低的熔化温度和液相线温度,具有较低的表面张力,适合大型工业化制造,适合以部分或全部能量来源为电加热的方式制得熔融玻璃液,适合在制备显示器件的应用。尤其适用于制备OLED面板(柔性显示)产品的载板玻璃材料、平板显示产品的衬底玻璃基板材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料、和/或表面封装玻璃材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料以及用于其他需要高热稳定性、高紫外透光率和机械稳定性玻璃材料的应用领域。

具体实施方式

[0022] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0023] 第一方面,本发明提供了一种铝硅酸盐玻璃用组合物,以各组分的摩尔百分比为基准,该组合物含有60-73mol%的SiO2、11-15 mol %的Al2O3、0-5mol %的B2O3、1-8 mol %的MgO、2-10mol %的CaO、0-8 mol %的SrO、2-10mol%的BaO、0.1-2 mol %的ZnO、0.001-1.2mol%的RE2O3、0.001-1mol%的Bi2O3、0.5-1.5 mol %的(NH4)2SO4,其中,RE2O3为稀土氧化物Y2O3、La2O3、Nd2O3和Lu2O3中的至少一种。所述组合物制得的玻璃满足如下关系:
以铝硅酸盐玻璃组成中各组分的总摩尔量为基准,玻璃基板的组成中各组分的含量按摩尔百分比计算满足S值为0 4.5,优选为2 3。其中,S值由下式计算得出:
~ ~
S=-10.31+(16.04×SiO2+6×Al2O3+3.29×B2O3-5.47×MgO-5.43×CaO+3.77×SrO+
26.65×BaO-7.82×ZnO-2.46×RE2O3+1.77×Bi2O3-27.9×D);
SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、RE2O3、Bi2O3各自代表该组分占玻璃基板组成中的摩尔百分比;D代表玻璃组成中除上述组分之外所有组成的摩尔百分比的总和。
[0024] 优选地,B2O3=0;优选地,(CaO+BaO)/(MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO)≥0.2;
优选地,(MgO+BaO)/(1-M2O3)≤0.2;其中,以铝硅酸盐玻璃组成中各组分的总摩尔量为基准,M2O3代表玻璃基板的组成中除了SiO2、Al2O3、B2O3之外所有组分摩尔百分比的总和。
[0025] 优选地,以各组分的摩尔百分比为基准,该组合物含有68-72mol%的SiO2、12-14 mol %的Al2O3、0-2 mol %的B2O3、2-5mol %的MgO、3-8mol %的CaO、0.1-1mol %的SrO、4-7mol%的BaO、0.3-1.5 mol %的ZnO、0.01-0.5mol%的RE2O3、0.01-0.8mol%的Bi2O3、0.6-1mol %的(NH4)2SO4,其中,RE2O3为稀土氧化物Y2O3、La2O3、Nd2O3和Lu2O3中的至少一种。
[0026] SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO、SrO、BaO、ZnO、RE2O3、Bi2O3、(NH4)2SO4各自代表该组分占玻璃基板组成中的摩尔百分比。
[0027] 优选地,所述玻璃还含有化学澄清剂,所述化学澄清剂优选为硫酸锶、硫酸硝酸锶、氧化亚锡中的至少一种;以该玻璃各组成的摩尔百分含量为基准,澄清剂的含量不大于0.5mol%。
[0028] 本发明的玻璃用组合物中,SiO2是玻璃形成体,若含量过低,不利于热稳定性的增强,会使膨胀系数太高,玻璃容易失透;提高SiO2含量有助于玻璃轻量化,热膨胀系数减小,应变点增高,耐化学性增高,但高温粘度升高,这样不利于熔解,一般的窑炉难以满足。因此,综合考虑,以各组分的总摩尔数为基准,以氧化物计,SiO2的含量为60-73mol%,优选为68-72mol%。
[0029] 本发明的玻璃用组合物中,Al2O3用于提高玻璃结构的强度,若含量低于11mol%,玻璃容易失透,也容易受到外界气及化学试剂的侵蚀。高含量的Al2O3有助于玻璃应变点、抗弯强度的增高,但过高玻璃容易出现析晶现象。因此,综合考虑,以各组分的总摩尔数为基准,以氧化物计,Al2O3的含量为11-15mol%,优选为12-14mol%。
[0030] 本发明的玻璃用组合物中,B2O3能单独生成玻璃,是一种很好的助熔剂,高温熔化条件下B2O3难于形成[BO4],可降低高温粘度,低温时B有夺取游离氧形成[BO4]的趋势,使结构趋于紧密,提高玻璃的低温粘度,防止析晶现象的发生。但是过多的B2O3会使玻璃应变点大幅降低。因此,综合考虑,以各组分的总摩尔数为基准,以氧化物计,B2O3的含量为0-5mol%,优选为0-2mol%,进一步优选为0mol%。
[0031] 本发明的玻璃用组合物中,MgO具有大幅提升玻璃杨氏模量和比模数,降低高温粘度,使玻璃易于熔化的特点。当玻璃中土金属合量较少时,引入电场强度较大的网络外体离子Mg2+,容易在结构中产生局部积聚作用,使短程有序范围增加。在这种情况下引入较多的中间体氧化物Al2O3,以[AlO4]状态存在时,由于这些多面体带有负电,吸引了部分网络外阳离子,使玻璃的积聚程度、析晶能力下降;当碱土金属合量较多、网络断裂比较严重的情况下,引入MgO,可使断裂的硅氧四面体重新连接而使玻璃析晶能力下降。因此在添加MgO时要注意与其他组分的配合比例。相对于其他碱土金属氧化物,MgO的存在会带来较低的膨胀系数和密度,较高的耐化学性能、应变点和弹性模量。如果MgO大于8mol%,玻璃耐化性会变差,同时玻璃容易失透。因此,综合考虑,以各组分的总摩尔数为基准,以氧化物计,MgO的含量为1-8mol%。
[0032] 本发明的玻璃用组合物中,CaO用以促进玻璃的熔解和调整玻璃成型性。如果氧化钙含量少于3mol%,不易降低玻璃的粘度,含量过多,玻璃则会容易出现析晶,热膨胀系数也会大幅变大,脆性增大,对后续制程不利。因此,综合考虑,以各组分的总摩尔数为基准,以氧化物计,CaO的含量为3-10mol%。
[0033] 本发明的玻璃用组合物中,SrO可作为助熔剂和防止玻璃出现析晶,如果含量过多,玻璃密度会太高,导致产品的比模量下降。Sr2+为离子半径较大的二价金属离子,有较高的配位数,在玻璃中往往填充于四面体网络骨架的间隙中,具有提高化学稳定性和机械稳定性的特点,但是其含量过多会使密度增加,裂纹、失透、分相的发生率均提高。因此,综合考虑,以各组分的总摩尔数为基准,以氧化物计,SrO的摩尔合量为0-8mol%。
[0034] 本发明的玻璃用组合物中,BaO的摩尔含量为2 10%,氧化钡作为助熔剂和防止玻~璃出现析晶,如果含量过多,玻璃高温体积电阻率会升高,密度会太高,产品的比模量下降。
所以BaO的含量确定为2 10%。
~
[0035] 本发明的玻璃用组合物中,二价金属氧化物根据它在元素周期表中地位与对性质影响不同,可以分为两类:一类是位于主族的碱土金属氧化物,其离子R2+具有8个外电子结构;第二类位于周期表副族(如ZnO、CdO等),其离子R2+具有18个外层电子结构,在玻璃中两者的结构状态与对玻璃性质影响是不同的。ZnO可以降低玻璃高温粘度(如1500℃),有利于消除气泡;同时在软化点以下有提升强度、硬度、增加玻璃的耐化学性,降低玻璃热膨胀系数的作用。在玻璃体系中,添加适量ZnO有助于抑制析晶,可以降低析晶温度。在理论上,ZnO在玻璃中,作为网络外体引入玻璃后,高温下一般以[ZnO4]的形式存在,较[ZnO6]玻璃结构更加疏松,与不含ZnO的玻璃处于相同的高温状态下比较,含ZnO的玻璃粘度更小,原子运动速度更大,无法形成晶核,需要进一步降低温度,才有利于晶核的形成,因而,降低了玻璃的析晶上限温度。ZnO含量过多则会使玻璃的应变点大幅度降低。因此,综合考虑,以各组分的总摩尔数为基准,以氧化物计,ZnO的含量为0.1-2 mol%。
[0036] 在本发明中,稀土氧化物RE2O3在提高玻璃的某些性能方面具有独特的能力,例如玻璃的抗弯强度、弹性模量、应变点等性能随稀土氧化物的加入而大幅上升,促使玻璃脆性降低,断裂韧性大幅增加,并且能够降低玻璃的高温粘度和高温体积电阻率,为玻璃大型工业制造,特别是电熔和/或电助熔方式熔融玻璃带来巨大便利。碱土金属、ZnO等网络外体引入玻璃组成后,过剩的氧原子使得玻璃结构中的桥氧键断裂生成非桥氧,这些非桥氧的存在显著降低了玻璃的抗弯强度。RE2O3的加入促使玻璃的内部结构发生变化,所生成的Si-O-RE化学键将玻璃中孤立岛状网络单元重新连接,可以改善玻璃的网络结构,从而可以大幅提高玻璃的抗弯强度、弹性模量、应变点、化学稳定性以及降低高温体积电阻率等性能。但是进一步增加RE2O3时,由于可供调整的非桥氧数量减少,过量的RE2O3对玻璃的上述性能影响不大。因此,从吸收光谱等其他性能综合考虑,以玻璃基板的组成中各组分的总摩尔量为基准,所述玻璃基板的组成包括:0.001-1.2mol%的RE2O3,优选为0.1-0.5mol%的RE2O3,其中,所述RE2O3优选为Y2O3、La2O3、Nd2O3和Lu2O3中的一种。进一步qizhong ,La2O3≥0.05mol%。
[0037] 本发明的玻璃用组合物中,氧化铋作为助熔剂和防止玻璃出现析晶,同时对于含氧化物(特别是低价态的铁氧化物)玻璃,氧化硒可减少玻璃在308nm等紫外光谱区域的吸收率,使得308nm透光率提高。如果含量过多,玻璃在波长380 780nm的透光率会出现降~低,所以Bi2O3的含量确定为0.001~1mol%。
[0038] 在本发明中,不可避免的通过原材料固有杂质、生产过程接触等途径会引入少量的铁氧化物,导致玻璃在紫外光谱区(例如,308nm波长处)的透光率下降,而这对柔性OLED面板制程中的激光剥离技术(LLO)有不良影响,降低各类原材料中铁氧化物的引入有利于提高紫外透光率,但是过分的降低会导致原材料成本大幅上升,当在玻璃制造过程中引入一定量的(NH4)2SO4后,可以在不刻意降低铁氧化物含量的条件下提高308nm处透光率;(NH4)2SO4总量<1.5mol%,优选为0.6~1mol%。
[0039] 在本发明的一些实施方式中,可以添加一定量的硫酸盐,例如硫酸钙、硫酸锶等无机硫酸盐作为消除气态夹杂物的组分。但从紫外区光谱吸收等度综合考虑,为了得到紫外区高透光率,优选玻璃中以单质硫S形式表征的残留硫元素含量≤500ppm;第二方面,本发明提供了一种铝硅酸盐玻璃,具有以下特征:
(1)1600℃时玻璃熔体的电阻率≤210Ω•cm;
(2)粘度为35000泊时对应的温度≥1245℃;
(3)粘度1013泊时对应的退火点大于等于785℃。
[0040] (4)粘度104.5泊时对应温度时的表面张力≤380mN/m;优选地,
(1)1600℃时玻璃熔体的电阻率为120 180Ω•cm;
~
(2)1600℃时玻璃熔体的粘度为350 550泊;
~
(3)粘度200泊时对应的温度小于等于1680℃;
(4)粘度为35000泊时对应的温度大于等于1275℃;
(5)粘度1013泊时对应的退火点大于等于800℃;
(6)粘度1014.5泊时对应的应变点大于等于750℃;
(7)液相线温度TL小于等于1180℃;
(8)粘度35000泊时对应的温度与液相线温度TL的差值大于等于100℃;
(9)羟基OH含量小于等于0.3/mm;
(10)以单质硫S形式表征的硫元素含量小于等于500ppm;
第三方面,本发明提供了一种制备铝硅酸盐玻璃的方法,该方法包括将本发明所述的玻璃用组合物所需的混合料依次进行熔融处理、澄清、均化、成型处理、退火处理和机械加工处理。
[0041] 优选地,所述混合料由干基原材料混合得到;进一步优选地,所述混合料中添加一定比例的(NH4)2SO4,且满足如下关系:(1)混合料中(NH4)2SO4占混合料的比例为0.5~2wt%。
[0042] (NH4)2SO4有降低玻璃熔体粘度、高温表面张力和高温体积电阻率的作用,与氧化锡组合使用具有一定的澄清效果;另一方面,(NH4)2SO4特殊的分解产物可以改善含铁玻璃在紫外区308nm处的透光率。然而,过多含量的(NH4)2SO4容易引起澄清泡增多或者使玻璃变脆,因此综合考虑混合料中(NH4)2SO4占混合料的比例为0.5~2wt%。
[0043] 优选地,所述混合料通过连续熔融池窑进行高温熔解;进一步优选地,使用电加热和/或燃气加热方式对混合料进行高温熔解;更进一步优选地,电加热提供能量比例占熔融玻璃全部能量比例的60%以上;所述电加热是指通过多组成对的电极直接向混合料和玻璃液加热,促使完成硅酸盐反应、玻璃形成、澄清均化等过程,所述电极可以为氧化锡电极、氧化钼电极和/或铂金电极等。
[0044] 本发明的方法中,对于玻璃用组合物的具体限定请参见前述相应内容描述,在此不再赘述。
[0045] 本发明的方法中,优选情况下,熔融处理的条件包括:温度低于1690℃,时间大于1 h。本领域技术人员可以根据实际情况确定具体的熔融温度和熔融时间,此为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。
[0046] 本发明的方法中,优选情况下,退火处理的条件包括:温度高于780℃,时间大于0.1 h。本领域技术人员可以根据实际情况确定具体的退火温度和退火时间,此为本领域技术人员所熟知,在此不再赘述。
[0047] 本发明的方法中,对于机械加工处理没有特别的限定,可以为本领域常见的各种机械加工方式,例如可以为将退火处理得到的产物进行切割、研磨抛光等。
[0048] 优选地,该方法还包括:对机械加工处理得到的产物进行二次熔融拉薄处理。
[0049] 优选地,控制所述机械加工处理或者二次熔融拉薄处理的条件以制备厚度小于0.1mm的玻璃。
[0050] 第四方面,本发明提供了上述方法制备得到的铝硅酸盐玻璃。
[0051] 优选地,由玻璃组合物制得的玻璃同时满足以下性能指标:密度低于2.65g/cm3,50-350℃范围内的热膨胀系数低于39×10-7/℃,杨氏模量高于81GPa,比模数高于31 Gpa/ g/cm3、波长为308nm处透光率大于等于74%,波长为550nm处透光率大于等于92%;粘度200泊时对应的温度小于等于1680℃;粘度为35000泊时对应的温度大于等于1275℃;1600℃时玻璃熔体的粘度为350 550泊;1600℃时玻璃熔体的电阻率为120 180Ω•cm;液相线温度TL小~ ~
于等于1180℃;粘度35000泊时对应的温度与液相线温度TL的差值大于等于100℃;粘度
1013泊时对应的退火点大于等于800℃;粘度104.5泊时对应温度时的表面张力≤380mN/m;
600℃/20min条件下热收缩小于10ppm。
[0052] 第五方面,本发明还提供了上述夹杂物含量低的玻璃在制备显示器件的应用。尤其适用于制备OLED面板(柔性显示)用载板玻璃、平板显示产品的衬底玻璃基板材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料、表面封装玻璃材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料以及用于其他需要高热稳定性、高紫外透光率和机械稳定性玻璃材料的应用领域。
[0053] 实施例:以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中,如无特别说明,所用的各材料均可通过商购获得,如无特别说明,所用的方法为本领域的常规方法。
[0054] 参照ASTM C-693测定玻璃密度,单位为g/cm3。
[0055] 参照ASTM E-228使用卧式膨胀仪测定50-350℃的玻璃热膨胀系数,单位为10-7/℃。
[0056] 参照ASTM C-623测定玻璃杨氏模量,单位为GPa。
[0057] 参照ASTM C-965使用旋转高温粘度计测定玻璃高温粘温曲线,其中,1600℃对应的粘度即为η1600,单位为P;粘度为X泊对应的温度TX,单位为℃。
[0058] 参照ASTM C-829使用梯温炉法测定玻璃液相线温度TL,单位为℃。
[0059] 参照ASTM C-336使用退火点应变点测试仪测定玻璃退火点Ta和应变点Tst,单位为℃。
[0060] 使用高温表面张力仪(北京旭辉新锐科技有限公司,型号ZLXS-II)测定玻璃粘度104.5泊对应温度的表面张力,单位为mN/m。
[0061] 使用岛津UV-2600型紫外可见分光光度计紫外-可见分光光度计测定玻璃透光率,玻璃样品厚度为0.5mm,分别取308nm、550nm处透光率,单位为%。
[0062] 使用热电iCAP 6300MFC型电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测试玻璃中的铁含量(以Fe2O3形式表征),单位为mol%或ppm;使用CS-9900型红外硫分析仪测试玻璃中的硫含量,以S形式表征,单位为ppm;
参照专利申请CN201710796764.X中公开的玻璃熔体高温电阻率的测试方法测定玻璃
1600℃时熔体的电阻率,单位为Ω•cm;
使用采用如下热处理的方法(差值计算法)测定经过热处理后的热收缩率:将玻璃从25℃(测定初始长度,标记为L0)以5℃/min的升温速率升温至600℃并在600℃保温30min,然后以5℃/min的降温速率降温至25℃,玻璃长度生一定量的收缩,再次测量其长度,标记为Lt,则热收缩率Yt表示为: 。
[0063] 采用如下方法测定玻璃中羟基OH含量:使用PE公司SPECTRUM TWO型傅里叶红外光谱仪测试波数范围400 4000cm-1区间的透光率,采用下式计算得到玻璃羟基含量β-OH,单~位为/mm:
β-OH=(1/D)*log10(T1/T2)
其中:
D:玻璃厚度(mm);
T1:在参照波长3846 cm-1(2600nm)的透光率(%);
T2:在羟基吸收波长3600 cm-1(2800nm)附近的最小透光率(%)
如下为具体实施例:
按照表1所示称量各组分,混匀,将混合料倒入高锆砖坩埚(ZrO2>85wt%)中,然后在
1630℃电阻炉中加热24小时,并使用铂铑合金(80wt%Pt+20wt%Rh)搅拌器匀速缓慢搅拌。将熔制好的玻璃液浇注入不锈铸铁磨具内,成形为规定的状玻璃制品,然后将玻璃制品在退火炉中退火2小时,关闭电源随炉冷却到25℃。将玻璃制品进行切割、研磨、抛光,然后用去离子水清洗干净并烘干,制得厚度为0.5mm的玻璃成品。分别对各玻璃成品的各种性能进行测定,结果见表1。
[0064] 表1实施例1-5
实施例6-10
实施例11-15
根据表1中的实施例数据可知,本发明方法对于获得高紫外透光率、高应变点(高耐热性)、高温体积电阻率较低的问题有明显效果,通过本发明提供的组成、限定配比、限定的S数值范围、不必过分控制原材料中铁氧化物含量、适当含量的Bi2O3和(NH4)2SO4及制造方法得到的铝硅酸盐玻璃具有较高的耐热稳定性、具有较低的高温体积电阻率、具有较高的紫外可见光谱透光率、具有较高的杨氏模量、具有较低的熔化温度和液相线温度,具有较低的表面张力,适合大型工业化制造,适合以部分或全部能量来源为电加热的方式制得熔融玻璃液,适合在制备显示器件的应用。尤其适用于制备OLED面板(柔性显示)产品的载板玻璃材料、平板显示产品的衬底玻璃基板材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料、和/或表面封装玻璃材料和/或屏幕表面保护用玻璃膜层材料以及用于其他需要高热稳定性、高紫外透光率和机械稳定性玻璃材料的应用领域。
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